Principal diferença - geometria de elétrons vs geometria molecular

A geometria de uma molécula determina a reatividade, polaridade e atividade biológica dessa molécula. A geometria de uma molécula pode ser dada como a geometria do elétron ou a geometria molecular. A teoria VSEPR (teoria Valence Shell Electron Pair Repulsion) pode ser usada para determinar as geometrias das moléculas. A geometria do elétron inclui os pares de elétrons solitários presentes em uma molécula. A geometria molecular pode ser determinada pelo número de ligações que uma determinada molécula possui. A principal diferença entre a geometria eletrônica e a geometria molecular é que a geometria do elétron é encontrada tomando pares de elétrons isolados e ligações em uma molécula, enquanto a geometria molecular é encontrada usando apenas as ligações presentes na molécula.

Principais áreas cobertas

1. O que é geometria de elétrons - Definição, Identificação, Exemplos 2. O que é geometria molecular - Definição, Identificação, Exemplos 3. O que são geometrias de moléculas - Quadro Explicativo 4. Qual é a diferença entre a geometria eletrônica e a geometria molecular - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: Geometria de elétrons, Par de elétrons solitários, Geometria molecular, Teoria VSEPR

O que é geometria de elétrons

A geometria do elétron é a forma de uma molécula prevista pela consideração de pares de elétrons de ligação e pares de elétrons isolados. A teoria VSEPR afirma que os pares de elétrons localizados em torno de um determinado átomo se repelem. Esses pares de elétrons podem ser elétrons de ligação ou elétrons de não ligação.

A geometria do elétron fornece o arranjo espacial de todas as ligações e pares solitários de uma molécula. A geometria do elétron pode ser obtida usando a teoria VSEPR.

Como determinar a geometria do elétron

A seguir estão as etapas usadas nesta determinação.

1. Preveja o átomo central da molécula. Deve ser o átomo mais eletronegativo.
2. Determine o número de elétrons de valência no átomo central.
3. Determine o número de elétrons doados por outros átomos.
4. Calcule o número total de elétrons em torno do átomo central.
5. Divida esse número de 2. Isso dá o número de grupos de elétrons presentes.
6. Deduza o número de ligações simples presentes ao redor do átomo central do número estérico obtido acima. Isso dá o número de pares de elétrons solitários presentes na molécula.
7. Determine a geometria do elétron.

Exemplos

Geometria de elétrons de CH₄

Átomo central da molécula = C

Número de elétrons de valência de C = 4

Número de elétrons doados por átomos de hidrogênio = 4 x (H) = 4 x 1 = 4

Número total de elétrons em torno de C = 4 + 4 = 8

Número de grupos de elétrons = 8/2 = 4

Número de ligações simples presentes = 4

Número de pares de elétrons isolados = 4 - 4 = 0

Portanto, a geometria do elétron = tetraédrico

Figura 1: Geometria de elétrons de CH₄

Geometria de elétrons de amônia (NH3)

Átomo central da molécula = N

Número de elétrons de valência de N = 5

Número de elétrons doados por átomos de hidrogênio = 3 x (H) = 3 x 1 = 3

Número total de elétrons em torno de N = 5 + 3 = 8

Número de grupos de elétrons = 8/2 = 4

Número de ligações simples presentes = 3

Número de pares de elétrons isolados = 4 - 3 = 1

Portanto, a geometria do elétron = tetraédrico

Figura 2: Geometria Eletrônica da Amônia

Geometria de elétrons de AlCl3

Átomo central da molécula = Al

Número de elétrons de valência de Al = 3

Número de elétrons doados por átomos de Cl = 3 x (Cl) = 3 x 1 = 3

Número total de elétrons em torno de N = 3 + 3 = 6

Número de grupos de elétrons = 6/2 = 3

Número de ligações simples presentes = 3

Número de pares de elétrons isolados = 3 - 3 = 0

Portanto, a geometria do elétron = planar trigonal

Figura 3: Geometria de elétrons de AlCl3

Às vezes, a geometria do elétron e a geometria molecular são iguais. Isso ocorre porque apenas os elétrons de ligação são considerados na determinação da geometria, na ausência de pares de elétrons isolados.

O que é geometria molecular

A geometria molecular é a forma de uma molécula prevista considerando apenas pares de elétrons de ligação. Nesse caso, os pares de elétrons isolados não são levados em consideração. Além disso, as ligações duplas e as ligações triplas são consideradas ligações simples. As geometrias são determinadas com base no fato de que os pares de elétrons isolados precisam de mais espaço do que os pares de elétrons de ligação. Por exemplo, se uma determinada molécula é composta de dois pares de elétrons de ligação junto com um par solitário, a geometria molecular não é linear. A geometria lá é “dobrada ou angular” porque o par de elétrons solitário precisa de mais espaço do que dois pares de elétrons de ligação.

Exemplos de geometria molecular

Geometria Molecular de H₂O

Átomo central da molécula = O

Número de elétrons de valência de O = 6

Número de elétrons doados por átomos de hidrogênio = 2 x (H) = 2 x 1 = 2

Número total de elétrons em torno de N = 6 + 2 = 8

Número de grupos de elétrons = 8/2 = 4

Número de pares de elétrons isolados = 2

Número de ligações simples presentes = 4 - 2 = 2

Portanto, geometria do elétron = Bent

Figura 4: Geometria molecular de H2O

Geometria molecular da amônia (NH₃)

Átomo central da molécula = N

Número de elétrons de valência de N = 5

Número de elétrons doados por átomos de hidrogênio = 3 x (H) = 3 x 1 = 3

Número total de elétrons em torno de N = 5 + 3 = 8

Número de grupos de elétrons = 8/2 = 4

Número de pares de elétrons isolados = 1

Número de ligações simples presentes = 4 - 1 = 3

Portanto, geometria do elétron = pirâmide trigonal

Figura 5: Estrutura de bola e bastão para molécula de amônia

A geometria eletrônica da amônia é tetraédrica. Mas a geometria molecular da amônia é a pirâmide trigonal.

Geometria das Moléculas

O gráfico a seguir mostra algumas geometrias de moléculas de acordo com o número de pares de elétrons presentes.

Número de pares de elétrons	Número de pares de elétrons de ligação	Número de pares de elétrons solitários	Geometria eletrônica	Geometria molecular
2	2	0	Linear	Linear
3	3	0	Trigonal planar	Trigonal planar
3	2	1	Trigonal planar	Dobrado
4	4	0	Tetraédrico	Tetraédrico
4	3	1	Tetraédrico	Pirâmide trigonal
4	2	2	Tetraédrico	Dobrado
5	5	0	Trigonal bipiramidal	Trigonal bipiramidal
5	4	1	Trigonal bipiramidal	Gangorra
5	3	2	Trigonal bipiramidal	Em forma de T
5	2	3	Trigonal bipiramidal	Linear
6	6	0	Octaédrico	Octaédrico

Figura 6: Geometrias Básicas de Moléculas

A tabela acima mostra as geometrias básicas das moléculas. A primeira coluna de geometrias mostra geometrias de elétrons. Outras colunas mostram geometrias moleculares, incluindo a primeira coluna.

Diferença entre geometria eletrônica e geometria molecular

Definição

Geometria de elétrons: A geometria do elétron é a forma de uma molécula prevista pela consideração de pares de elétrons de ligação e pares de elétrons isolados.

Geometria molecular: A geometria molecular é a forma de uma molécula prevista considerando apenas pares de elétrons de ligação.

Pares de elétrons solitários

Geometria de elétrons: Os pares de elétrons isolados são considerados ao encontrar a geometria do elétron.

Geometria molecular: Os pares de elétrons isolados não são considerados ao encontrar a geometria molecular.

Número de pares de elétrons

Geometria de elétrons: O número total de pares de elétrons deve ser calculado para encontrar a geometria do elétron.

Geometria molecular: O número de pares de elétrons de ligação deve ser calculado para encontrar a geometria molecular.

Conclusão

A geometria do elétron e a geometria molecular são iguais quando não há pares de elétrons isolados no átomo central. Mas se houver pares de elétrons isolados no átomo central, a geometria do elétron sempre difere da geometria molecular. Portanto, a diferença entre a geometria do elétron e a geometria molecular depende dos pares de elétrons solitários presentes em uma molécula.

Referências:

1. “Geometria Molecular”. N.p., n.d. Rede. Disponivel aqui. 27 de julho de 2017.2. ”Teoria VSEPR.” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24 de julho de 2017. Web. Disponivel aqui. 27 de julho de 2017.

Cortesia de imagem:

1. “Metano-2D-pequeno” (Domínio Público) via Commons Wikimedia2. “Ammonia-2D-flat” Por Benjah-bmm27 - Trabalho do próprio (Domínio Público) via Commons Wikimedia3. “AlCl3” de Dailly Anthony - Obra própria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia4. “H2O Lewis Structure PNG” Por Daviewales - Trabalho do próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia5. “Ammonia-3D-balls-A” Por Ben Mills - Trabalho próprio (Domínio Público) via Commons Wikimedia6. “Geometrias VSEPR” Por Dra. Regina Frey, Washington University em St. Louis - Própria obra, Domínio Público) via Commons Wikimedia